环境地质学总结2

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1、1环境地质学环境地质学环境地质学环境地质学2 2 地球物质及其作用地球物质及其作用地球物质及其作用地球物质及其作用桂林理工大学 环境科学与工程学院 陈余道桂林理工大学 环境科学与工程学院 陈余道2010-9-8Y.D.,Chen GUT2?前面我们了解了环境地质学的基本原理和基本 概念，本章将着重于地球物质及其作用的学 习，包括地质循环，岩石及其特征，以及地表 作用等。前面我们了解了环境地质学的基本原理和基本 概念，本章将着重于地球物质及其作用的学 习，包括地质循环，岩石及其特征，以及地表 作用等。?如果你没有接受过地质学教育，应仔细阅读这 些内容，因为本章是以后章节的基础。如果你没有接受过地

2、质学教育，应仔细阅读这 些内容，因为本章是以后章节的基础。2010-9-8Y.D.,Chen GUT32.1 2.1 地质学地质学地质学地质学?环境地质学是以地质环境的研究为基 础的。环境地质学是以地质环境的研究为基 础的。?地质学是一门研究矿物、岩石起源及其随 时间变化过程的学科。地质学是一门研究矿物、岩石起源及其随 时间变化过程的学科。?起源于地球科学，目前很大程度上只限于 对岩石圈的研究。起源于地球科学，目前很大程度上只限于 对岩石圈的研究。2010-9-8Y.D.,Chen GUT4?地质学很大程度上是一门观察性科学地质学很大程度上是一门观察性科学?观察了解到一些自然现象是如何、为什么

3、、 什么时候发生的规律；观察了解到一些自然现象是如何、为什么、 什么时候发生的规律；?早期的贵族科学：早期的贵族科学：?观察时间：观察时间：充裕的时间，仔细的观察。充裕的时间，仔细的观察。?旅行的时间与资金旅行的时间与资金：周游，观察，比较周游，观察，比较 “见过岩石最多的地质学家才是最好的见过岩石最多的地质学家才是最好的” 。?思想的独立性思想的独立性：独立见解、敢于坚持己见：独立见解、敢于坚持己见2010-9-8Y.D.,Chen GUT5?地质学是一门年轻的学科地质学是一门年轻的学科?直至1830年，查尔斯-莱尔（Charles Lyell， 1797-1875）写出了第一本综合性的专业

4、著作 （直至1830年，查尔斯-莱尔（Charles Lyell， 1797-1875）写出了第一本综合性的专业著作 （Principles of GeologyPrinciples of Geology）。）。?相对于相对于地质形成与演化地质形成与演化的时间规模，地质学的 研究历史是极其短暂的的时间规模，地质学的 研究历史是极其短暂的?对地球上物质形成、导致变化的各种因素、过 程和特征进行理解、汇编、分类与预测，则对地球上物质形成、导致变化的各种因素、过 程和特征进行理解、汇编、分类与预测，则需 要很长时间研究积累需 要很长时间研究积累。2010-9-8Y.D.,Chen GUT6?地质学定

5、性描述快速发展到更多的定量研究地质学定性描述快速发展到更多的定量研究?数学应用更广，参数趋于定量化；数学应用更广，参数趋于定量化；?各种模型都有了长足发展，如仿真、数值化、概念、 物理模型等各种模型都有了长足发展，如仿真、数值化、概念、 物理模型等?实验手段科学化，实验设备先进化；实验手段科学化，实验设备先进化；?探测地球内部变化及地球运行轨迹的应用装置更为 先进；探测地球内部变化及地球运行轨迹的应用装置更为 先进；?平衡平衡非平衡体系的边界条件、压力、受力极限等 概念在模拟、评价、管理环境系统中越来越重要。非平衡体系的边界条件、压力、受力极限等 概念在模拟、评价、管理环境系统中越来越重要。?

6、与其它学科尤其是环境科学的关系越来越密切，资 源与环境的关系密不可分。与其它学科尤其是环境科学的关系越来越密切，资 源与环境的关系密不可分。22010-9-8Y.D.,Chen GUT72.2 2.2 地球的内部结构地球的内部结构地球的内部结构地球的内部结构?科学家只能通过研究科学家只能通过研究地震波、地磁波和火山爆 发地震波、地磁波和火山爆 发来揭示地球内部的奥秘。来揭示地球内部的奥秘。?地球的平均直径为地球的平均直径为12 74212 742 km，半径大于km，半径大于6 0006 000 km，地球各个分层的属性估测依据主要包括三 方面：km，地球各个分层的属性估测依据主要包括三 方面

7、：?（1）地球物理数据的解释（主要是对不同 地震的地震波解释）（1）地球物理数据的解释（主要是对不同 地震的地震波解释）?（2）板块活动暴露的内部岩石特征，以及（2）板块活动暴露的内部岩石特征，以及?（3）与地球相似行星的陨石。（3）与地球相似行星的陨石。2010-9-8Y.D.,Chen GUT8?地球的基本结构的组成包括地核、地幔和地 壳 :地球的基本结构的组成包括地核、地幔和地 壳 :?地核（Core）地核（Core）：分内核与外核。：分内核与外核。内核呈固态内核呈固态，厚度 大于1 300 km，主要由金属组成，其中铁占90%的 重量。，厚度 大于1 300 km，主要由金属组成，其中

8、铁占90%的 重量。外核呈液态外核呈液态，厚度大约2 000 km，成分与内 核相似，但流动性很强，甚至与水相似。内核与外 核的平均密度大约10.7 g/cm，厚度大约2 000 km，成分与内 核相似，但流动性很强，甚至与水相似。内核与外 核的平均密度大约10.7 g/cm3 3，几乎是地球平均密 度5.5 g/cm，几乎是地球平均密 度5.5 g/cm3 3的两倍。的两倍。?地幔（Mantle）地幔（Mantle）厚度接近3 000 km，包围在外核的 外部，厚度接近3 000 km，包围在外核的 外部，大部分呈固态大部分呈固态，平均密度约4.5 g/cm，平均密度约4.5 g/cm3 3

9、。地幔 中的岩石主要以富铁镁质的硅酸盐为主。地幔 中的岩石主要以富铁镁质的硅酸盐为主。?2010-9-8Y.D.,Chen GUT9?在地幔的最上部至地球的表面，冷的、刚性的地球 外部圈层被称为在地幔的最上部至地球的表面，冷的、刚性的地球 外部圈层被称为“岩石圈岩石圈（Lithosphere）（Lithosphere）”，其下 部热的、具有轻微流动性的软弱岩层被称为，其下 部热的、具有轻微流动性的软弱岩层被称为“软流 层软流 层（Asthenosphere）（Asthenosphere）”。岩石圈的平均厚度约为 100 km，变化范围为几千米至120 km，地壳就位于 岩石圈的顶部。岩石圈的平

10、均厚度约为 100 km，变化范围为几千米至120 km，地壳就位于 岩石圈的顶部。?地壳（Crust）地壳（Crust）由固体岩石组成由固体岩石组成，位于岩石圈的顶 部。大洋地壳较薄且匀称，厚度为67 km；而大陆 地壳较厚，平均35 km。因此，整个地壳平均厚度 还不到地球半径的1/100。地壳的平均密度约为2.8 g/cm，位于岩石圈的顶 部。大洋地壳较薄且匀称，厚度为67 km；而大陆 地壳较厚，平均35 km。因此，整个地壳平均厚度 还不到地球半径的1/100。地壳的平均密度约为2.8 g/cm3 3。2010-9-8Y.D.,Chen GUT102010-9-8Y.D.,Chen

11、GUT112.3 地质循环地质循环?在地球演变的历史长河中，各种物理、化学和 生物化学过程创造、维持、毁灭、重建了地球 表层的物质，形成了人类赖以生存的物质基 础，这些过程被统称为在地球演变的历史长河中，各种物理、化学和 生物化学过程创造、维持、毁灭、重建了地球 表层的物质，形成了人类赖以生存的物质基 础，这些过程被统称为地质循环地质循环（Geologic cycle）。地质循环是由多个次循环组成，包 括：）。地质循环是由多个次循环组成，包 括：?构造循环构造循环（Tectonic cycle），（Tectonic cycle），?水文循环水文循环（Hydrologic cycle），（Hyd

12、rologic cycle），?岩石循环岩石循环（Rock cycle）和（Rock cycle）和?生物地球化学循环生物地球化学循环（Biogeochemical cycle）。（Biogeochemical cycle）。2010-9-8Y.D.,Chen GUT1232010-9-8Y.D.,Chen GUT13?2.3.1 构造循环2.3.1 构造循环?受地球深部内力控制的构造作用，塑造地壳，形 成海洋盆地、陆地与山脉等地貌外形。受地球深部内力控制的构造作用，塑造地壳，形 成海洋盆地、陆地与山脉等地貌外形。?岩石圈，是不连续、致密的，它包括陆地与海洋，厚度 约岩石圈，是不连续、致密的，

13、它包括陆地与海洋，厚度 约40 60 km。?在构造作用下，岩石圈破裂形成相互分离的板块， 板块的产生、运动与破坏过程称为在构造作用下，岩石圈破裂形成相互分离的板块， 板块的产生、运动与破坏过程称为板块构造板块构造 （Plate tectonics）。）。?当这些板块运动、侵入岩石圈下面的软流层时，就 会导致陆地运移，陆地的这种运动被称为当这些板块运动、侵入岩石圈下面的软流层时，就 会导致陆地运移，陆地的这种运动被称为大陆漂移大陆漂移 （Continental drift）。）。?板块包括板块包括太平洋板块、欧亚板块、北美板块、南美 板块、非洲板块、南极板块和印度太平洋板块、欧亚板块、北美板块

14、、南美 板块、非洲板块、南极板块和印度澳大利亚板块澳大利亚板块。2010-9-8Y.D.,Chen GUT142010-9-8Y.D.,Chen GUT152010-9-8Y.D.,Chen GUT162010-9-8Y.D.,Chen GUT172010-9-8Y.D.,Chen GUT18?岩石圈破裂岩石圈破裂板块板块大陆漂移，板块移动速度大陆漂移，板块移动速度2 15 cm/yr ，相当于人手指甲生长的速度。，相当于人手指甲生长的速度。?板块边界有三类：板块边界有三类：?离散边界离散边界（Divergent boundary），出现于大 洋中脊），出现于大 洋中脊（Mid-oceanic ridge），相互分离；，相互分离；?聚敛边界聚敛边界（Convergent boundary），板块俯 冲，碰撞；），板块俯 冲，碰撞；?转换边界转换边界（Transform boundary），滑动，越 过，剪切，比如美国加利福尼亚的圣安德列斯断 层（），滑动，越 过，剪切，比如美国加利福尼亚的圣安德列斯断 层（San Andreas FaultSan Andreas Fault）就是巨大的太平洋板 块与北美板块相互作用的结果。）就是巨大的太平洋板 块与北美板块相互作用的结果。42010-9-8Y